JP5915189B2 - 液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
液滴吐出ヘッドの構成を簡素化し安価に製造する上から、昨今では、特にインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、プレス加工部品を積層し、インクを貯容するための共通液室を形成・構成する技術が取り入れられてきている(例えば、特許文献1および2参照)。
また、特許文献3には、共通液室を形成するために、感光性樹脂を用い複数層積層した技術が開示されている。
本発明は、液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズル基板と、前記ノズル孔に連通した液室および該液室に液体を導入するための液体導入路を備える液室基板と、前記液室の一部を構成する振動板と、前記振動板上の前記液室に対応する箇所に設けられ、外部から電圧が印加されて変形することで前記振動板を変形させて前記液室に圧力を発生させ、前記液室内の液体を前記ノズル孔から吐出させる電気機械変換素子と、前記液体導入路を介して前記液室と連通し、前記液室に液体を供給する共通液室と、を備え、前記共通液室を構成する共通液室形成基板が、単一の金属板と樹脂基板とで層状に一体化されており、前記金属板に形成された貫通孔と前記樹脂基板に形成された貫通孔とが、一体で前記共通液室を形成していることを特徴とする液滴吐出ヘッドである。
すなわち、本発明によれば、前記構成により、今までよりも共通液室を構成するための部品点数が少なく、組み立て工数も減少することで、安価な液滴吐出ヘッドを実現し提供することができる。
「液滴」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、樹脂、液体などと称されるものを含み、画像形成を行うことが可能に微細粒状化して液滴にできる全ての液体の液滴の総称として用いる。また、「記録媒体」とは、材質を紙に限定するものではなく、OHPシート、布なども含み、液滴が付着されるものの意味であり、被記録媒体、記録紙、記録用紙、使用可能な薄紙から厚紙、はがき、封筒あるいは単に用紙などと称されるものを含むものの総称として用いる。また、画像とは2次元画像に限らず、3次元画像も含まれる。
まず、図1および図2を参照して、本発明に係る画像形成装置の一例としてのインクジエット記録装置100の全体構成を説明する。図1は、本発明の第1の実施形態を示すインクジエット記録装置を透視して示す斜視図である。図2は、同記録装置の機構部の概略的な一部断面正面図である。
図1および図2に示すように、インクジェット記録装置100は、いわゆるシリアル型のインクジェット記録装置であり、記録装置本体100Aの内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ101と、キャリッジ101の下側に搭載され、後述する第2の実施形態の記録ヘッド1と、記録ヘッド1へインクを供給するインクカートリッジ103とを含んで構成される印字機構部104を有している。
図3を参照して、従来例に係るインクジェット記録ヘッド(以下、単に「記録ヘッド」ともいう)1000について説明する。図3は、従来例を示すインクジェット記録ヘッドの中心左半分の断面図である。
図3に示す記録ヘッド1000は、画像情報に応じてインク滴を吐出する構成を有するヘッド本体200と、このヘッド本体200を支持するハウジング30とを備えている。ヘッド本体200は、下から上に順に積層された、ノズル基板2、液室基板3、振動板11、圧電素子12、駆動回路部材13、液体供給基板4、共通液室基板5a、5b、5cを積層し構成された共通液室形成基板210、ダンパ6、ダンパフレーム7を備えている。
圧電素子12の上下には上部および下部電極(図示せず)形成され、その電極パターン(図示せず)上に駆動回路部材13がフリップチップボンディングされている。
図4を参照して、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、本発明に係る液滴吐出ヘッドの一例としてのインクジェット記録ヘッド1に関する。図4は、本発明の第2の実施形態を示すインクジェット記録ヘッドの中心左半分の断面図である。
図4に示す記録ヘッド1は、図3に示した従来例の記録ヘッド1000と比較して、ヘッド本体200に代えて、ヘッド本体20を用いる点が主に相違する。記録ヘッド1のヘッド本体20は、図3の記録ヘッド1000のヘッド本体200と比較して、図3の共通液室形成基板210に代えて、図4の共通液室形成基板21を用いる点が主に相違する。
共通液室基板5aと樹脂基板8とは、射出成形法であるインサート成形によって一体化され、共通液室形成基板21を形成している。この共通液室形成基板21の内部には共通液室5が形成されている。この共通液室5は液体供給基板4の各液体供給口4cと連通している。共通液室形成基板21は、例えば板厚0.5mmのステンレススチール製の薄板からなる共通液室基板5aと、例えば厚さ1.0mmのポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)で形成された樹脂基板8とのトータルの厚さ2.0mmで形成されている。
ステンレススチール製の共通液室基板5aとPPS製の樹脂基板8とは、インサート成形によって一体化される。この一体化は、金属板であるステンレススチール板の全面または樹脂であるPPSと接触する面側に所定の表面処理が施されることでなされる。
なお、所定の表面処理は、上記したものに限らず、その機能を満足するものならば、他の公知の表面処理を施した金属製の共通液室基板と樹脂とでインサート成形によって一体化したものであってもよい。
なお、実施例として説明すると、隣る部品同士の最小距離L=0.5mmであり、板厚T=0.5mmである。隣る部品同士の最小距離L=0.5mmは、シリコンウェハからチップ化されて製作されたアクチュエータ基板の取り数が少なくなる関係から、この取り数の方がコスト的に優先される結果、隣る部品同士の最小距離が非常に小さい寸法に設定されている。
第1に、共通液室5を構成する共通液室形成基板21が、金属板の一例としての単一(1枚)の共通液室基板5aと、樹脂で形成された樹脂基板8とで一体化されていることにより、図3の従来例のように金属製の複数枚の薄板を積層し共通液室5dを形成することを必要としないため、共通液室5を構成するための部品点数が少なくなるとともに、組み立てが単純化されることで組み立て工数も少なくなることにより、安価な記録ヘッド1を実現し提供できる。
第3に、共通液室基板5aの全面または樹脂と接触する面側には、上記した所定の表面処理が施されていることにより、薄肉で形成された共通液室5の隔壁も精度よく強固に形成することが可能となる。
第5に、共通液室基板5aは、金属板の一例としてのステンレススチール製の薄板であることにより、樹脂と一体化するための上記所定の表面処理が可能となる。
第7に、ポリフェニレンサルファイド樹脂には、ガラス繊維が50質量%以上含まれていることにより、線膨張係数がステンレススチール製の薄板で形成された共通液室基板5aと同一となるので、温度変化による共通液室形成基板21の変形を防止することが可能となるとともに、共通液室5を形成する隔壁の強度を確保することができる。
図7(a)に示す共通液室形成基板21Aは、図5の共通液室形成基板21と比較して、樹脂基板8に対して樹脂の流れ方向に複数のスリット22が形成されていることのみ相違する。
共通液室基板5aに樹脂基板8が射出金型内で接合された後、樹脂基板8が収縮することでステンレススチール製の共通液室基板5aが反ってしまう場合、図7(a)に示すスリット22を樹脂の流れ方向でもあるX方向に沿って設けることで、樹脂の収縮力を分断しステンレススチール製の共通液室基板5aの反りを緩和・防止することが可能となる。
次に、図8を参照して、本発明の第3の実施形態について説明する。この第3の実施形態は、本発明に係る液滴吐出装置の一例としてのインクカートリッジ50に関するものである。このインクカートリッジ50は、ノズル孔2aを備えた第2の実施形態の記録ヘッド1と、この記録ヘッド1の共通液室5(図4等参照)に供給するインクを格納するインクタンク52とを一体化したものである。
2 ノズル基板
2a ノズル孔
3 液室基板
3a 加圧液室(液室の一例)
3c 液体供給口(液体導入路の一例)
4 液体供給基板(アクチュエータ基板)
4a 凹部
4c 液体供給口
5 共通液室
5a 共通液室基板(金属板の一例)
8 樹脂基板
11 振動板
12 圧電素子(電気機械変換素子の一例)
20 ヘッド本体
21 共通液室形成基板
22、23 スリット
30 ハウジング
50 インクカートリッジ(液滴吐出装置の一例)
100 インクジェット記録装置(画像形成装置の一例)
100A 記録装置本体
101 キャリッジ
103 インクカートリッジ
104 印字機構部
105 用紙(記録媒体の一例)
Claims (10)
- 液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズル基板と、
前記ノズル孔に連通した液室および該液室に液体を導入するための液体導入路を備える液室基板と、
前記液室の一部を構成する振動板と、
前記振動板上の前記液室に対応する箇所に設けられ、外部から電圧が印加されて変形することで前記振動板を変形させて前記液室に圧力を発生させ、前記液室内の液体を前記ノズル孔から吐出させる電気機械変換素子と、
前記液体導入路を介して前記液室と連通し、前記液室に液体を供給する共通液室と、
を備え、
前記共通液室を構成する共通液室形成基板が、単一の金属板と樹脂基板とで層状に一体化されており、
前記金属板に形成された貫通孔と前記樹脂基板に形成された貫通孔とが、一体で前記共通液室を形成していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 前記共通液室形成基板と前記液室基板との間には、液体供給基板が配置されており、
前記液体供給基板には、前記共通液室と連通する液体供給口と、前記振動板に対応する位置であって、かつ前記電気機械変換素子を囲うように配置された凹部とが形成されており、
前記金属板の前記樹脂基板側と反対側の面は、前記液体供給基板の前記凹部が形成されている面とは反対側の面に接合されていることを特徴とする請求項1記載の液滴吐出ヘッド。 - 前記金属板の全面または前記樹脂基板と接触する面側には、所定の表面処理が施されていることを特徴とする請求項1または2記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記金属板の一方の面は、前記液体供給基板と接合され、他方の面は、前記樹脂基板と接合されていることを特徴とする請求項2記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記金属板は、ステンレススチール製の薄板であることを特徴とする請求項1ないし4の何れか一つに記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記樹脂基板には、前記共通液室の長手方向に沿って複数のスリットが形成されていることを特徴とする請求項1ないし5の何れか一つに記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記樹脂基板は、ポリフェニレンサルファイド樹脂で形成されていることを特徴とする請求項1ないし6の何れか一つに記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記ポリフェニレンサルファイド樹脂には、ガラス繊維が50質量%以上含まれていることを特徴とする請求項7記載の液滴吐出ヘッド。
- 請求項1ないし8の何れか一つに記載の液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドの前記共通液室に供給する液体を格納するタンクと、
を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項1ないし8の何れか一つに記載の液滴吐出ヘッドまたは請求項9記載の液滴吐出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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